近日,我院沈小平教授课题组在国际权威学术期刊 Advanced Functional Materials (IF = 19.924)上发表最新研究成果 “Facile Synthesis of Medium-Entropy Metal Sulfides as High-Efficiency Electrocatalysts towards Oxygen Evolution Reaction”。论文第一作者为化学工程与技术专业2020级硕士研究生吴雷,沈小平教授与南昌大学袁加仁博士为论文共同通讯作者,江苏大学为该论文的第一完成单位。
开发高效、耐用的析氧反应(OER)电催化剂是生产清洁氢能源的迫切需要。过渡金属硫化物具有良好的导电性和潜在的高活性,是一类很有前途的OER电催化剂。然而,普通的金属硫化物由于所含金属元素种类单一,缺乏广泛的成分可调性来提升OER活性。基于此,该论文开发了一种合成多金属中熵硫化物的新方法,并利用中熵金属硫化物中不同金属原子之间协同效应,成功实现了金属硫化物电催化性能的显著提升。
该工作使用廉价的二乙基二硫代氨基甲酸盐为前驱体,通过简单的一锅溶剂热法成功合成了一系列中熵金属硫化物(NiFeCoX)3S4 (X = Mn, Cr, Zn) 。由于不同金属元素之间的协同作用以及其较低的结晶度,这些中熵金属硫化物表现出显著增强的电催化OER性能。其中,(NiFeCoMn)3S4在电流密度10 mA/cm2时过电势仅为289 mV,塔费尔斜率75.6 mV/dec,其性能优于商用的贵金属催化剂IrO2。论文采用密度泛函理论计算,揭示了催化活性提高的机理。该研究为中熵金属硫化物电催化剂的设计合成和实际应用开辟了新的途径。
论文网址:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202208170
(化学化工学院)